用於測量具有無液密封連接件的處理介質參數的方法和設備的製作方法
2023-05-27 06:49:11 2
專利名稱：用於測量具有無液密封連接件的處理介質參數的方法和設備的製作方法
技術領域：
本說明一般涉及電子儀器的連接，並且具體涉及用於檢測處理介質特性的數字儀表。
背景技術：
測量處理介質壓力的壓力表是眾所周知的。表的傳感器可方便地位於表的內部，並且在某些情況下通過表的桿身中狹窄通路與處理介質連通。有很多處理介質可損害儀表，並且處理介質可能堵塞加工處理和儀表傳感器之間的通路。因此，有時採用密封件把處理介質從儀表系統中隔離。密封件充滿一種填充介質，典型地為甘油、矽酮或其它可傳遞加工處理中壓力到儀表的液體。這樣密封件的優點接近於任何儀表密封件，在密封件中的填充介質將隨著溫度變化而膨脹或收縮。
現存的產品企圖儘量減少溫度變化的影響，通過儘量減少填充液體的容積和通過利用低熱膨脹係數的填充液體。
發明概要本發明提出對於傳統具有隔膜密封連接件的數字壓力表的改進設計。該改進設計可導致比當前隔膜密封設計更加精確的壓力測量，並且消除液體洩漏的風險。本發明一個實施例針對一種外觀良好的密封連接件或者需要低測量範圍或高精度的情況。實施例可以包括數字壓力表、壓力傳感器和帶有任何密封連接件的傳送器。
該設計可以無密封隔膜。例如該實施例沒有單獨覆蓋儀表傳感器的密封隔膜。因此可以直接測量壓力並且更加精確。
另一種實施例不需要填充液體傳送處理介質的壓力變化到壓力傳感器。在傳感器和處理介質之間設置無填充介質的密封可以消除由於填充液體的溫度變化而引起膨脹和收縮所造成的誤差。填充液體洩漏的潛在危險也可以消除。
在總的方面，測量處理介質參數的診斷儀器可包括密封連接件。密封連接件可包括用隔膜密封在加工處理中的底座和從底座延伸到隔開底座遠端的主體。傳感器可以設置在底座上以便檢測處理介質的參數並且傳遞代表所檢測到的參數的信號。診斷輸出設備可以設置在離開傳感器的遠端並且適合於接受代表所檢測到的參數的信號。主體較佳地限定一個空穴，而空穴中無填充液體。在一個實施例中，診斷輸出設備為可以響應電氣信號的壓力表，而代表所檢測到的參數的信號為電氣信號。
在另一方面，可以用加工處理儀器測量在加工處理中處理介質的壓力。儀器可以包括壓力表桿身、壓力傳感器和壓力表。壓力表桿身可包括連接到加工處理的近端和從近端延伸到遠端的主體。壓力傳感器可位於近端以便檢測處理介質的壓力並且傳遞代表所檢測到的處理介質壓力的壓力信號。
也可以通過壓力表定位在離開處理介質的位置上並且傳感器與處理介質互相連通以便檢測處理介質的壓力變化而測量處理介質的壓力。壓力傳感器可以定位在遠離壓力表的位置，而根據所檢測到的壓力產生的壓力信號可以從壓力傳感器傳遞到壓力表。
附圖簡要說明在附圖中
圖1闡明具有儀表桿身的傳統數字壓力表。
圖2闡明具有隔膜密封的傳統數字壓力表。
圖3闡明數字壓力表，其傳感器位於密封件的底座。
圖4闡明一種密封連接件，已經拆去其傳感器以便顯示容納傳感器的空穴。
圖5闡明一種數字壓力表，其傳感器定位在桿身的底座上。
具體的實施方式圖1和2闡明包括數字壓力表12的傳統壓力儀表10。在圖3和5中說明的實施例為表示壓力表改進的壓力表，它在桿身中包括一個通路，通過該通路處理介質與儀表的傳感器(諸如圖1所示)和具有隔膜密封連接件的壓力表(諸如圖2所示)連通。
參照圖1，在典型的數字壓力表12中，桿身14從壓力表12突出。桿身14可利用(例如)在桿身14遠端的螺紋部分(未示)連接壓力表12到加工處理中。通路18從桿身14的部位17延伸到壓力表12內部的傳感器20。當壓力表12連接到加工處理時，通路18中充滿處理介質並且對於傳感器施加壓力。這樣設計的缺點為處理介質可能變得在通路中堵塞。
為克服這樣的缺點，某些現有的產品在數字壓力表中綜合標準的液體填充隔膜密封件。在這些現有產品中隔膜和填充液體二者均增加相當大的測量誤差量。此外，填充液體有潛在的洩漏風險。
參照圖2，在典型的隔膜密封應用中，薄型的柔性隔膜22安裝成為與處理介質接觸。當隔膜22響應處理介質的壓力變化而彎曲時，隔膜22把壓力傳遞到包含在儀表桿身14的通路18中、在密封連接件28的通路26中、和在隔膜22和密封連接件通路26之間空穴29中的密封填充介質。填充介質然後傳遞壓力到傳感器20。在該設計中有三個明顯的缺點(1)由於隔膜的誤差；(2)由於介質膨脹的誤差；和(3)填充介質的洩漏。
與隔膜相關有兩個測量問題。隔膜的彈性模數典型地在很大的溫度範圍內變化。這一變化導致隔膜在低溫時較少作出響應。因此這一設備在低溫時對於壓力變化不太敏感。與隔膜物理特性相關的另一測量誤差是硬性的隔膜不能較好地傳遞低壓力。如此，這樣的設備在低壓範圍內將不太敏感。
測量誤差也與填充液體的熱膨脹有關，所有填充液體隨著環境溫度增加而膨脹。這在儀表所測量的壓力中造成虛假的變化。誤差量依賴於溫度變化、填充液體的類型、和特定的密封配置。在所測量的壓力低於(小於15磅/平方英寸)時，作為儀表總讀數百分比的誤差可以相當顯著。如此，當在低壓範圍內，在較大溫度範圍內需要壓力測量時，由於隔膜造成的測量誤差與由於填充液體熱膨脹造成的誤差結合在一起。因此，用傳統設備獲得在低壓範圍內的精確測量特別困難。
洩露是傳統設備的第三主要缺點。根據其設計特點，大多數標準的隔膜密封潛在地存在填充液體洩露現象。這樣的洩露可以導致響應衰退。另一洩露問題在於液體漏入設備所處的環境中。依照環境和填充介質，這樣的洩露可以造成從簡單的麻煩到嚴重的衝擊，並且在某些情況中造成人員的傷害。
圖3闡明在加工處理中測量處理介質壓力的加工處理儀器30。儀器30包括含有對加工處理密封的底座34和從底座34延伸到離開底座34遠端38的主體36的密封連接件32。壓力傳感器40位於底座34上以便檢測處理介質的壓力並且傳遞代表所檢測到的處理介質壓力的壓力信號。壓力表定位在離開壓力傳感器40的密封連接件32的遠端38上，並且適合於接受壓力信號。
傳送線管44連接壓力傳感器40到壓力表42，其中壓力信號通過傳送線管44傳遞到壓力表42。密封連接件32的主體36限定一個空穴46並且傳送線管44位於空穴46內。空穴46內無填充介質。在所闡明的儀器30的實施例中，壓力信號為電氣信號並且傳送線管包括一條或多條電線48。其它結構，例如，光學結構也可以用來傳送壓力信號或其他診斷信號到儀表中。
壓力傳感器40遠離壓力表42重新定位在密封連接件32的底座34上，並代替密封隔膜22。傳感器40焊接在密封連接件32底座34中的空穴50(見圖4)內，並且測量數值通過穿過密封連接件32的電線48傳送到儀表42內部。加工處理的接口仍舊是平整的表面，但是不需要填充介質或隔膜，因此所有以上三個缺點均可消除。
一種實施例指向外觀良好的密封，該應用典型要求在儀器30和加工處理之間平整的接口，但是不一定需要從密封連接件32上拆去儀表42。該平整的接口可取消可能被處理介質堵塞或者難以清理的空穴。本發明也可以在不需要外觀良好的密封的情況中實施。其它類型的密封或無密封連接件也可以應用。本發明的實施可以用來代替任何具有隔膜的密封連接件的數字密封壓力表的應用，或者代替任何需要隔膜密封連接件的變換器或傳送器。雖然在描述實施例的圖中傳感器40的輸出附著在數字壓力表上，本發明的實施也可以把傳感器40的輸出(例如，通過電線48)附著在變換器或傳送器上。
在某些應用中，底座34平整地對加工處理密封以便形成包括平整表面52的接口，而接口是無隔膜密封的(即，密封不採用隔膜製成)。底座34可以包括其中固定傳感器40的空穴50。圖4闡明一種更好說明空穴50的密封連接件32』。傳感器40可包括傳感器隔膜41，不論密封隔膜22是否存在。
另一種實施例指向測量加工處理中處理介質壓力的加工處理儀器。該儀器包括對加工處理密封的底座32；和一個從底座34延伸到離開底座的遠端38的主體36。該主體36限定一個無填充介質的空穴。壓力傳感器40定位在底座34上以便檢測處理介質的壓力並且傳遞代表所檢測到的壓力的信號。壓力表42位於離開壓力傳感器40的遠端38上並且響應代表所檢測到的壓力的信號。
可以用一條或多條電線48連接壓力表42和壓力傳感器40，而代表處理介質壓力的信號通過一條或多條電線48傳送到壓力表42。壓力傳感器40可以直接與處理介質接觸，而底座34和壓力傳感器40可以對於加工處理平整地密封。至少對於外觀良好的應用，底座和壓力傳感器40較佳地相當平整地密封(見圖3)，以便基本上消除容易堵塞的空穴。
圖5闡明在加工處理中用於測量處理介質壓力的加工處理儀器30的可選的實施例。該儀器包括附著在儀表桿身遠端的壓力表42。壓力傳感器40定位在儀表桿身54近端58的桿身底座56上。壓力傳感器40檢測處理介質的壓力並且傳遞代表所檢測到的壓力的壓力信號到壓力表上。
傳輸線管60連接壓力傳感器40到壓力表42中，其中壓力信號通過傳輸線管60傳輸到壓力表42。儀表桿身54限定一個空穴62，而傳輸線管44位於空穴62中。空穴62內無介質填充。在所闡明的儀器30實施例中，壓力信號為電氣信號，而傳輸線管包括一條或多條電線48。其它結構，例如，光學結構也可以用來傳送壓力信號或其它診斷信號到壓力表中。
壓力傳感器40遠離壓力表42重新定位在儀表桿身54的桿身底座56上。傳感器40相似地焊接在密封連接件32底座34中的空穴50內，如圖4所示。測量數值通過穿過儀表桿身54的電線48傳送到壓力表42內部。壓力傳感器40可以是平整的或者基本上與桿身底座56齊平，並且依據儀器如何連接在加工處理中的模式，通向加工處理的接口可以是平整的表面，而不需要填充液體或隔膜。
一種可能的實施例指向一種應用，其中要求在標準的線路連接或其它形式的連接中安裝壓力表42，並且能夠從標準的線路連接或其它形式的連接中拆卸壓力表42。傳感器40可包括傳感器隔膜41。
可以用一條或多條電線48連接壓力表42和壓力傳感器40，而代表處理介質壓力的信號通過一條或多條電線48傳送到壓力表42。壓力傳感器40可以直接與處理介質接觸，而桿身底座34和傳感器40可以對於加工處理平整地密封。
在至少大多數應用中，對於一定的診斷儀器，例如壓力表，關鍵的衝擊因素是測量要求的壓力範圍和精度。在壓力範圍較低的應用中(典型地小於15磅/平方英寸)，在標準(傳統)隔膜密封中固有的誤差與測量範圍相比是巨大的。本發明實施例在這些低壓範圍應用中是有利的。本發明實施例在任何壓力範圍內密封連接件需要高精度的情況中也是有利的。與傳統儀表相比，有些實施例在闊的溫度範圍內，對於無論低壓範圍還是高壓範圍均為有利。
一種方法指向測量在加工處理中的處理介質的壓力。該方法包括在離開處理介質處定位壓力表；和使壓力傳感器定位在與處理介質連通的位置以便檢測處理介質的壓力。壓力傳感器的位置離開(例如，遠離)壓力表。根據所檢測到的壓力而形成的壓力信號從壓力傳感器傳送到壓力表。該方法可包括對於加工處理密封其連接的底座。壓力表可以定位在密封連接件的遠端，而壓力傳感器可定位在密封連接件的底座上。較佳地，在壓力傳感器和壓力表之間保持無填充介質的環境。
雖然本發明的具體實施例和應用已經闡明和描述，應該理解本發明不必限於在此披露的確定構造和組成，並且從以上描述中可以明顯地獲得各種變型、變化、和改變而不致偏離如所附權利要求中的本發明內容。
權利要求
1.一種在加工處理中測量處理介質壓力的加工處理儀器，該儀器包括密封連接件，包括對加工處理密封的底座和從底座延伸到離開底座的遠端的主體；壓力傳感器，位於底座上以便檢測處理介質的壓力，並且傳遞代表所檢測到的處理介質壓力的壓力信號；和壓力表，位於離開壓力傳感器的密封連接件的遠端，並適合於接受壓力信號。
2.如權利要求1所述的加工處理儀器，其特徵在於，包括連接壓力傳感器到壓力表的傳輸線管，其中壓力信號通過傳輸線管傳送到壓力表。
3.如權利要求2所述的加工處理儀器，其特徵在於，密封連接件的主體限定一個空穴，並且傳輸線管定位在空穴內。
4.如權利要求3所述的加工處理儀器，其特徵在於，空穴中無填充液體。
5.如權利要求2所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力信號為電氣信號並且傳輸線管包括一條或多條電線。
6.如權利要求1所述的加工處理儀器，其特徵在於，底座對加工處理平整地密封，以便形成包括平整表面的接口。
7.如權利要求6所述的加工處理儀器，其特徵在於，接口在傳感器和加工處理之間不存在隔膜。
8.如權利要求7所述的加工處理儀器，其特徵在於，加工處理傳感器包括傳感器隔膜。
9.如權利要求1所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力傳感器包括與處理介質直接接觸的傳感器密封件。
10.如權利要求1所述的加工處理儀器，其特徵在於，底座包括空穴，而傳感器固定在空穴內。
11.如權利要求1所述的加工處理儀器，其特徵在於，儀表為數字儀表。
12.一種在加工處理中測量處理介質參數的診斷儀器，該儀器包括密封連接件，包括對加工處理密封的無密封隔膜的底座；和主體，從底座向離開底座的遠端延伸；傳感器，位於底座以便檢測處理介質參數並且傳輸代表所檢測到的參數的信號；和診斷輸出設備，位於離開傳感器的遠端，並且適合於接受代表所檢測到的參數的信號。
13.如權利要求12所述的儀器，其特徵在於，主體限定一個空穴，並且空穴內無填充液體。
14.如權利要求12所述的儀器，其特徵在於，診斷輸出設備為響應電氣信號的壓力表，並且代表所檢測到的參數的信號為電氣信號。
15.一種在加工處理中測量處理介質壓力的加工處理儀器，該儀器包括底座，對加工處理密封；主體，從底座向離開底座的遠端延伸，其中主體限定一個無填充液體的空穴；壓力傳感器，位於底座以便檢測處理介質壓力並且傳輸代表所檢測到的壓力的信號；和壓力表，位於離開壓力傳感器的遠端並且響應代表所檢測到的壓力的信號。
16.如權利要求15所述的儀器，其特徵在於，壓力表為數字壓力表。
17.如權利要求15所述的儀器，其特徵在於，包括一條或多條連接壓力表和壓力傳感器的電線，其中代表處理介質壓力的信號通過一條或多條電線傳輸到壓力表。
18.如權利要求15所述的儀器，其特徵在於，壓力傳感器直接與處理介質接觸。
19.如權利要求18所述的儀器，其特徵在於，底座和壓力傳感器對加工處理平整地密封。
20.如權利要求19所述的儀器，其特徵在於，底座和壓力傳感器充分平整地密封，以便基本上消除所有容易堵塞的空穴。
21.如權利要求15所述的儀器，其特徵在於，壓力傳感器包括與處理介質直接接觸的傳感器隔膜。
22.如權利要求15所述的儀器，其特徵在於，底座包括在壓力傳感器和處理介質之間的密封隔膜，而密封隔膜靠近壓力傳感器。
23.如權利要求22所述的儀器，其特徵在於，壓力傳感器包括與密封隔膜直接接觸的傳感器隔膜。
24.如權利要求22所述的儀器，其特徵在於，密封隔膜對加工處理充分平整地密封以便基本上消除容易堵塞的空穴。
25.一種測量加工處理中的處理介質壓力的方法，該方法包括在離開處理介質的位置上定位壓力表；使壓力傳感器定位在與處理介質可操作連通的位置以便檢測處理介質的壓力變化；使壓力傳感器定位在離開壓力表的位置上；和從壓力傳感器傳輸根據所檢測到的壓力的壓力信號到壓力表。
26.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，包括對加工處理密封密封連接件的底座；把壓力表定位在密封連接件的遠端；把壓力傳感器定位在密封連接件的底座上；和在壓力傳感器和壓力表之間保持無填充液體的環境。
27.如權利要求26所述的方法，其特徵在於，在密封連接件的主體中的空穴限定一個無填充液體的環境；而該方法包括通過空穴傳輸壓力信號。
28.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，包括通過一條或多條連接壓力表和壓力傳感器的電線傳輸壓力信號。
29.如權利要求26所述的方法，其特徵在於，包括在密封連接件的主體中定位一條或多條電線，其中壓力信號通過一條或多條電線傳輸到壓力表。
30.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，包括在壓力傳感器和處理介質之間定位密封隔膜。
31.如權利要求30所述的方法，其特徵在於，包括防止填充液體分離壓力傳感器和密封隔膜。
32.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，壓力傳感器設置有傳感器隔膜。
33.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，包括使壓力傳感器直接與處理介質連通。
34.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，使壓力傳感器遠離處理介質定位包括連接壓力傳感器到桿身的遠端，和連接桿身的近端到加工處理中，該方法還包括使壓力傳感器定位在桿身的近端。
35.如權利要求34所述的方法，其特徵在於，在桿身主體中的空穴限定無填充液體的環境；而該方法包括通過空穴傳輸壓力信號。
36.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，還包括通過一條或多條連接壓力表和壓力傳感器的電線傳輸壓力信號。
37.如權利要求34所述的方法，其特徵在於，還包括在桿身主體中定位一條或多條電線，其中壓力信號通過一條或多條電線傳輸到壓力表。
38.一種測量處理介質壓力的方法，該方法包括使密封連接件的底座對加工處理密封；使壓力表定位在密封連接件的遠端；使壓力傳感器定位在密封連接件的底座上而與處理介質可操作連通；使壓力表與壓力傳感器隔開；和從壓力傳感器通過傳輸線管傳送壓力信號到壓力表。
39.如權利要求34所述的方法，其特徵在於，包括使壓力傳感器與處理介質直接接觸。
40.一種在加工處理中測量處理介質壓力的加工處理儀器，該儀器包括壓力表桿身，包括用於連接到加工處理的近端和從近端延伸到遠端的主體；壓力傳感器，位於近端以便檢測處理介質的壓力，並且傳遞代表所檢測到的處理介質壓力的壓力信號；和壓力表，位於離開壓力傳感器的壓力表桿身遠端，並適合於接受壓力信號。
41.如權利要求40所述的加工處理儀器，其特徵在於，包括連接壓力傳感器到壓力表的傳輸線管，其中壓力信號通過傳輸線管傳送到壓力表。
42.如權利要求41所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力表桿身限定一個空穴，而傳輸線管定位在空穴內。
43.如權利要求42所述的加工處理儀器，其特徵在於，空穴中無填充液體。
44.如權利要求41所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力信號為電氣信號，而傳輸線管包括一條或多條電線。
45.如權利要求40所述的加工處理儀器，其特徵在於，接口在傳感器和加工處理之間無隔膜。
46.如權利要求45所述的加工處理儀器，其特徵在於，加工處理傳感器包括傳感器隔膜。
47.如權利要求40所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力傳感器包括與處理介質直接接觸的傳感器密封件。
48.如權利要求40所述的加工處理儀器，其特徵在於，壓力表桿身近端包括空穴，而傳感器固定在空穴內。
49.如權利要求41所述的加工處理儀器，其特徵在於，儀表為數字儀表。
50.一種測量加工處理的處理介質參數的診斷儀器，該儀器包括桿身，包括近端，用於連接到加工處理上，和主體，從近端向遠端延伸；和傳感器，位於近端以便檢測處理介質參數並且傳輸代表所檢測到的參數的信號；和診斷輸出設備，位於離開傳感器的桿身遠端，並且適合於接受代表所檢測到的參數的信號。
51.如權利要求50所述的儀器，其特徵在於，主體限定一個空穴，而該空穴中無填充液體。
52.一種測量處理介質壓力的方法，該方法包括在儀表桿身遠端上定位壓力表；使壓力傳感器定位在儀表桿身近端；使壓力傳感器遠離壓力表；連接儀表桿身到加工處理，使壓力傳感器與處理介質可操作連通；和從壓力傳感器通過傳輸線管傳輸壓力信號到壓力表。
53.如權利要求52所述的方法，其特徵在於，包括使壓力傳感器與處理介質直接接觸。
全文摘要
一種具有連接壓力表到加工處理的密封連接件(32)的壓力儀表(30)。壓力傳感器位於密封連接件(32)的底座(34)中，並與離開壓力傳感器(40)的壓力表(42)數據連通。各實施例特別適合於外觀良好的密封連接件或者適合於需要低測量範圍或高精度的情況。各實施例可包括例如數字壓力表、壓力傳輸器和具有任何密封連接件的傳送器。
文檔編號G01L19/14GK1771431SQ200480009574
公開日2006年5月10日 申請日期2004年3月17日 優先權日2003年4月10日
發明者D·L·舍曼, T·J·貝瑟特 申請人:德雷瑟股份有限公司